临床遗传学课件：第七章 产前遗传学咨询和诊断

1、第七章 产前遗传学咨询和诊断Prenatal Genetic Counseling and Diagnosis,遗传病： 个人、家庭及社会的沉重负担,终生性： 无逆转遗传突变的确切方法，突变终生携带 白化病：终生黑色素合成障碍 先天愚型：终生智力愚钝 难治性： 一般无有效治疗方法，少数需终生替代治疗 多囊肾：病变进行性加重 苯酮尿症，先天性甲状腺功能低下 症状可控制，突变仍存 遗传性： 突变可世代传递，致后代遗传病发生,产前诊断，预防遗传病儿出生 目前遗传病处置最常用的方法,产前遗传咨询： 妊娠胎儿遗传病患病风险评估 产前遗传病筛查： 单基因遗传病的筛查 染色体非整倍体的筛查 产前诊断手术：

2、获取胎儿源性组织细胞 产前遗传学诊断： 胎儿遗传组成分析 妊娠选择： 终止遗传学异常胎儿的妊娠,第一节 产前遗传咨询,遗传咨询： 临床遗传学家（临床各专业医生、遗传学家等） 帮助人们理解遗传改变的效应医学、心理、家庭和社会 内容： （1）通过对家族史的分析评估疾病发生或再发的风险 （2）进行有关疾病的检测、处治、预防的教育及其相关途径 （3）辅导知情选择,产前遗传咨询,向夫妇解释疾病的遗传性、评估妊娠胎儿的发病风险 向夫妇进行有关疾病的产前诊断方法、实验结果、及其在诊断、治疗和预后上意义的教育 辅导夫妇的知情选择，商讨有关的生理、病理、伦理、传统和文化问题,（1）后代遗传高风险筛查阳性: （2

3、）高龄孕妇（35岁）: 染色体异常儿出生率上升 （3）怀育过遗传病后代: 新发突变、AR携带者 （4）父母之一是遗传病患者：AD、AR （5）有反复发生的自然流产或不孕不育夫妇：染色体平衡异常携带者、染色体异常嵌合体,产前遗传咨询的指征,（6） 父母是遗传病基因的携带者：AR、AD不完全显性 （7） 夫妇一方有遗传病家族史：AR、AD （8） 近亲婚配： AR发生率升高 （9） 外环境致畸物接触史：结构畸形 （10）肿瘤和遗传因素明显的常见病：遗传性的癌前病变、癌家族,产前遗传咨询的过程,（1）病史询问：临床表现：现病史、家族史（种族或民族、系谱）、既往妊娠生育史 （2）体格检查：先证者、夫妇

4、、胎儿、家系成员 （3）辅助诊断：常规、特殊遗传学诊断 （3）风险评估：参考突变频率、影响因素，进行胎儿患病风险评估，告知并推荐可能的胎儿诊断方法 （4）产前诊断：胎儿遗传学诊断 （5）告知诊断结果，提出可能的对策及其对家庭和社会的意义 （6）夫妇心理咨询。,1Autosomal Dominant The trait appears in every generation Any child of an affected person has a 50 percent risk of inheriting the trait. Unaffected family members do not

5、transmit the trait to their children The occurrence and transmission of the trait are not influenced by sex,第二节 产前遗传病筛查 一、单基因遗传病的筛查,2 常染色体隐性遗传病 Autosomal Recessive,The trait characteristically appears only in sibs, not in their parents. On the average, one fourth of the sibs of the proband are affec

6、ted The parents of affected child may be consanguineous. Males and females are equally likely to be affected.,3X连锁显性遗传病 X-linked dominant,Affected males have no normal daughters and no affected sons. Affected heterozygous females transmit the condition to half their children of either sex. Affected

7、females are more common than affected males, but as they are almost always heterozygotes they usually have milder (but Variable) expression.,4X连锁隐性遗传病 X-linked Recessive,The incidence is much higher in males than in females. The trait is passed from an affected man through all his daughters to the h

8、alf their sons, never transmitted directly from father to son.,传统的单基因病种类筛查有限，多数无法直接应用于产前胎儿单基因病的诊断,新生儿生化筛查：症状前诊断的治疗，防痴呆、死亡等严重后果发生,方法简便、经济合理、异常可治（处置）,携带者筛查、群体筛查,依据遗传病的分布特点，筛查：隐性遗传病杂合子个体、显性遗传病发病较晚或症状未外显者,明确致病基因携带情况，子代发病风险率推算，可指导产前诊断,症状前筛查-基因诊断,迟发性遗传病的风险评估，指导婚育、产前诊断,产前筛查,Single gene disorders: total inc

9、idence is 1.00% individual incidence rate is rare different disorders or the same disorder in different families with different mutations.,以家系为单位的突变基因筛查,临床确诊：先证者、夫妇、家系成员 病史 + 体检 + 辅助检查 筛查突变：相关基因突变/连锁标记筛查 传统多基因/多位点检查 二代测序：同步多基因/多位点序列分析 突变验证: 家系成员、Web查询或正常人群对照 明确突变，建立患病家系产前单基因病诊断方法 遗传异质性：具有同一单基因病的不同家系

10、，遗传突变类型可以是不同的，通常需要采用不同的产前诊断方法,Blue sclera（巩膜） Fractures Hearing loss Near normal height,Severe bone compression Soft calvarium（颅） Blue sclera Perinatal death,Foundmental: identify mutation type in one familyDifferent mutation type in different family,Osteogenesis Imperfecta (OI) 成骨不全,OI type IIV,单基因

11、病的遗传异质性,Collagen I: Precursor: Procollagen I, a trimeric protein, 2 chains of pro-1(I) + 1 chain of pro-2(I),Procollagen,OI type I,Amount defective: Pro-1(I) OI type I Pro-2(I) No phenotype,Structural defective: Pro-1(I) : Lethal to mild: II, III, IV Pro-2(I) : Lethal to mild: II, III, IV,OI type II

12、, III, IV,pro-1(I)： gene COL1A1 on chromosome 17, 50 exons pro-2(I)：gene COL1A2 on chromosome 7, 50 exons,DNA mutation：Base Alteration,Gene Mutation,Osteogenesis Imperfecta (OI): 200 types of mutation，Detection with different methods,具有同一单基因病的不同家系，遗传突变类型可能不同， 需要不同的产前基因诊断方法！应提前在妊娠前完成,单基因病家系突变检测原则,致病基

13、因突变筛查： 如 OI：先证者/家系患者 COL1A1 - exons， COL1A2- exons PCR 测序等分析，发现突变 致病性确定：已报道，理论推断预测，功能实验，. 突变位点测序技术建立：测序或其他产物分析方法 家系成员验证： 患者突变位点检测：突变位点存在 非患者突变位点检测：突变位点不存在 证实突变在家系患者成员中遗传,Next-generation sequencing,二代测序技术：对传统Sanger法测序的一次革命性的改变，是一次可对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定的高通量的测序技术，同时高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能，又称深度

14、测序(deep sequencing)。,二、产前染色体非整倍体的筛查,染色体异常 Duplication or deletion of the certain chromosomes or the certain chromosomal segments Numeric abnormality Structure abnormality 0.6 % in liveborn and 50% in spontaneous abortions in first-trimester in microscopic observation,染色体数目异常,Euploidy(整倍体异常): 1N: Mon

15、oploidy 23X or 23Y, 单性生殖 3N: Triploidy 69, XXX or 69, XXY, 多精受精 4N: Tetraploid 92, XXXX or 92, XXYY, 内复制,2. Aneuploidy(非整倍体): Trisomy 21, 18, 13, X, Non-disjunction Monosomy X, Non-disjunction and delayed movement,Resulted from chromosome breakage and reunion. 平衡染色体结构异常 Without loss or gain of chrom

16、osomal materials, 携带者 inv( 倒位）, t(相互易位 ), rob(罗伯逊易位) and so on 不平衡染色体结构异常 With loss or gain of chromosomal material 染色体病患者 del(缺失), dup(重复): 继发于平衡染色体结构异常，新发畸变 iso(等臂染色体), ring(环状染色体) and so on：新发畸变,染色体结构异常,染色体病, 非整倍体,临床将染色体的数目异常和不平衡结构异常，统称为染色体非整倍体 占新生儿出生数的0.5%，早孕期自然流产的50% 多基因的增加或缺失 以智力低下，多发畸形为特征的染色体

17、病综合征患者 无有效的治疗手段，产前诊断，终止妊娠，是唯一有效的对策。,（1）夫妇一方染色体异常携带者 Reciprocal translocation: Abnormal 8/9, Carrier 1/18 Robertsonian translocation: Abnormal 2/3, Carrier 1/6 Inversion: Abnormal 1/2, Carrier 1/4Sex Chromosome abnormalities: Abnormal 1/2 Mosaic, structural or numerical: Variable The individual with

18、balanced structural chromosome abnormality or sex chromosome abnormalities or mosaic with chromosome abnormality might be phenotypic normal but in a high risk of the offspring with chromosome abnormality,高风险出生非整倍体儿病例的选择和筛查,1/18 Normal, 1/18 carrier，8/9 imbalanced,Carrier of chromosomal abnormality,a

19、. Reciprocal translocation,Abortion, Fetal death, Birth defects,Mother：t(11;22): balanced,46, XX, t(11;22)(q24;q12),Son：+der(22) t(11;22) imbalanced,47, XY, +der(22) t(11;22)(q24;q12)mat,Robertsonian translocation:,45, XY, der(13;14)(q10;q10),b. Rob translocation：,1/4：normal，1/4：carrier 1/2：imbalanc

20、ed,Pericentric,Paracentric,c. Inversion,d. Sex chromosomal abnormality,47,XYY,47,XXX,1/2 offspring with chromosomal numerical abnormality,e. Mosaic,45,X/46,XX,Phenotypic alteration and risk of abnormal offspring depending on the ratio of cells with abnormal karotypes,47,XY,+21/46,XY,(2) 前胎出生染色体异常儿：

21、异常检出率较正常人群高12%,There is an increased risk of a chromosomal abnormality in a subsequent child (about 1%).,(3) 女方高龄35岁：占产妇总数5%，出生20%Down syndrome等,Advanced Maternal Age The birth rate of DS and other trisomy syndromes are associated with advanced maternal age,（4）母血清(MS)生化筛查,（一）母血清产前筛查中的一些常用概念 1中位数倍数（M

22、ultiple of Median, MoM）： 孕妇血清生化标记物水平 随孕周变化，人群中又呈非正态分布，故采用： 标志物检测值与同孕周正常中位数值比值MoM 例如：某孕妇孕16周AFP值为500 ng/ml， 孕16周AFP正常中位数为250 ng/ml， 该孕妇的AFP MoM为：500/250=2.0,2假阳性率（false positive rate, FPR）： 筛查阳性（高风险）产前诊断结果正常/筛查阳性而行产前诊断总数的比例。 反映因筛查阳性而实际正常的比例 3. 检出率（detect rate, DR）： 筛查阳性，产前诊断结果异常数/整个孕妇群分娩的患病新生儿比例。 反映筛

23、查可望检出的异常病例比例,（二）母血清筛查中常用的筛查标志物,1AFP（alpha-fetoprotein) 最早发现的胎儿DS相关血清标志物。 胎儿源性糖蛋白，合成场所：卵黄囊胃肠道肝脏 胎血循环和泌尿系统排泄到羊水，再经羊膜腔渗透或直接经血胎屏障到达母体外周血中。 正常孕13周胎血清、羊水AFP达高峰，此后快速下降。 孕12周后母血清AFP浓度持续升高。 AFP水平：胎儿非整倍体下降，胎儿神经管缺陷（NTD）上升。,Distribution of Maternal Serum AFP MoM (Multiple of Media) in Midtrimester (1984),Calcul

24、ation of individual risk by MSAFP and age,Age RiskLikelihoodFinal MoM(35 yo)RatioRisk 0.501/380D1/U1 = 2.21/170 0.831/380D2/U2 = 11/380 1.801/380D3/U3 = 1/31/1000,Individualized risk: Patient-specific likelihood ratio and specific age-related risk,母血清AFP筛查非整倍体胎儿,现一般用AFP0.7 MoM为临界标准。 注意点： AFP水平降低：胰岛素

25、依赖性糖尿病患者、孕妇体重升高 AFP水平升高：黑人、吸烟者、孕妇肝功能异常,2hCG （human chorionic gonadotropin),糖蛋白激素，胎盘滋养层细胞分泌，由亚基与亚基组成的。 孕早期游离-hCG快速升高，孕8周达峰值，后下降，18周后维持在一定水平。母血清游离-hCG的水平是总hCG水平的1%。 母血清中hCG 和游离-hCG水平： DS（21三体）胎儿均呈现持续上升(1.7-2.3 MoM) ES（18三体）胎儿水平下降(0.25 MoM),母血清hCG筛查DS胎儿,3uE3 (un-conjugated estriol),母血清E3多与性激素结合蛋白结合存在，uE3仅占总E3的9%。 妊娠开始，胎儿源性类固醇前体在胎盘中大量转化为E3，使母血清uE3水平升高，持续整个妊娠期。 DS胎儿母血中uE3表现为降低异常，一般为0.7MoM。,Distribution of Maternal Serum hCG and uE3 MoM in Midtrimester (1988),DS妊娠母血uE3一般0.7MoM uE3的使用价值，目前尚有不少争议。,Triple Marker ScreenAFPuE3hCG Down Syndrome Trisomy 18 ,三联标记筛查： Second Trimester Scre